Suche geeignetes Messverfahren für Positionerken

Technik Elektronik & Elektrotechnik
1

Hallo ersteinmall an Alle!!!:smile:

Ich möchte gerne wissen welche Möglichkeiten es gibt, um eine exakte Position eines Gegenstandes zu seinem Referenzpunkt zu bestimmen.

Als Beispiel:
Ich platziere ein Gegenstand irgendwo im Raum und speichere seine Position. Es soll die Referenzposition sein.
Jetzt gehe ich zum Beispiel sieben ein halb Schritte nach halb links und stelle diesen Gegenstand ab. Jetzt möchte ich die exakten (auf 1mm genau) Koordinaten 2D (also X;Y) von der neuen Position kennen.
Das Ganze soll im geschlossenen Raum funktionieren also nichts mit GPS oder Ähnliches.

Also, wenn sich Jemand aus dem Messtechnischen Bereich mit so etwas auskennt, wäre sehr nett zu erfahren wie kompliziert oder wie einfach sich dies realisieren lässt.

Danke im Voraus :smile:

2

Moien

Wie gross ist der Raum maximal und wie sieht der Referenzpunkt aus?

cu

3

  • Bis 1000m²

  • Aussehen vom Referenzpunkt? Verstehe nicht ganz.

Aber noch einmal als Beispiel. Ich stehe irgendwo in der Halle und mache mit einem dicken Edding auf dem Boden einen Punkt. Das ist jetzt mein Referenzpunkt als Koordinaten X=0 und Y=0.
Jetzt wie schon oben beschrieben, gehe ich meine sieben ein halb Schritte nach halb links und mache einen weiteren Punkt mit dem Edding auf dem Boden. Möchte aber die genauen Koordinaten von dem zweiten Punkt kennen. Also so was wie: X=6532mm und Y=7023mm.

Ich glaube bei der Grundstückvermessung läuft das ähnlich ab. Aber mit welchen Geräten und vor allem wie genau funktioniert das ganze und welche Genauigkeiten sind real?

Gruß

[Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]

4

Moien

  • Aussehen vom Referenzpunkt? Verstehe nicht ganz.

Automatisch den Edding auf dem Boden finden wird sehr komplex. Du könntest wahrscheinlich mit Tachymeter und einen Zielobjekt (Kugel, Klotz, irgendwas das sich vom Boden abhebt und was man anpeilen kann) arbeiten.

Aber noch einmal als Beispiel. Ich stehe irgendwo in der Halle
und mache mit einem dicken Edding auf dem Boden einen Punkt.
Das ist jetzt mein Referenzpunkt als Koordinaten X=0 und Y=0.
Jetzt wie schon oben beschrieben, gehe ich meine sieben ein
halb Schritte nach halb links und mache einen weiteren Punkt
mit dem Edding auf dem Boden. Möchte aber die genauen
Koordinaten von dem zweiten Punkt kennen. Also so was wie:
X=6532mm und Y=7023mm.

Das kann nicht gehen, weil du mit einem Punkt noch keine Achsen festgelegt hast. Es gibt noch keine x/y Achse, d.h. jenachdem wie ich mich drehe kommen andere Werte raus.

Ich glaube bei der Grundstückvermessung läuft das ähnlich ab.

Ja, aber man arbeitet immer mit Dreiecken. Da drauf kann man kartesiche Koordinaten legen.

Aber mit welchen Geräten und vor allem wie genau funktioniert
das ganze und welche Genauigkeiten sind real?

Hängt vom Budget ab. 5 mm auf 30m sind möglich, kosten aber halt richtig Geld.

cu

5

Hallo Fragewurm,

Das mit den ralativen Positionen ist nur eine kleine Rechenaufgabe, kannst also zuerst einmal vergessen.

Eine Möglichkeit wäre, dass Feld von oben mit Kameras zu betrachten und so die Position zu bestimmen. Dein Gegenstand muss halt nur irgendwie, möglichst eindeutig, erkennbar sein.

Wenn ausser dem Gegenstand nichts auf dem Feld ist, wäre auch eine Messung mit Ultraschall oder Radar möglich.

Eine weitere Variante wäre, im Objekt einen kleinen Sender einzubauen. So ein System wurde für den Fussball schon entwickelt.

Und wie schon gesagt wurde, kann man das Ganze auch mit dem Goniometer einmessen, also die Winkel von zwei Eckpunkten aus bestimmen. Aus den zwei Winkeln kann man dann zuerst das Dreieck berechnen und bekommt somit den Punkt im festgelegten Koordinatensystem. Um die relativen Koordinaten zu bekommen, muss man einfach die Koordinaten des Referenzpunktes von denen des neuen subtrahieren.

MfG Peter(TOO)

6

Moien

Und wie schon gesagt wurde, kann man das Ganze auch mit dem
Goniometer einmessen, also die Winkel von zwei Eckpunkten aus
bestimmen.

Das ganze Rechnen mit Winkel kann man sich bis zu einem gewissen Grad sparen, Tachymeter haben (im Gegensatz zu Goniometer) inzwischen Lidar Abstandsmesser eingebaut. Die normalen sind schon recht gut (1 Promil Abweichung ist normal). Bei externen Lidars ist die Genauigkeit dann eine Frage des Preis.

cu

7

Hallo Fragewurm,

Das ganze Rechnen mit Winkel kann man sich bis zu einem
gewissen Grad sparen, Tachymeter haben (im Gegensatz zu
Goniometer) inzwischen Lidar Abstandsmesser eingebaut. Die
normalen sind schon recht gut (1 Promil Abweichung ist
normal). Bei externen Lidars ist die Genauigkeit dann eine
Frage des Preis.

Irgendwie ist die ganze Fragestellung noch sehr offen…

Über die Kosten wurde noch gar nichts geschrieben.

Das Tachymeter geht aber vom Messprinzip auch über Winkelerfassung, nur ist da der Computer schon mit drin :wink:

MfG Peter(TOO)

8

Jetzt gehe ich zum Beispiel sieben ein halb Schritte nach halb
links und stelle diesen Gegenstand ab. Jetzt möchte ich die
exakten (auf 1mm genau) Koordinaten 2D (also X;Y) von der
neuen Position kennen.

Hallo,
gehst Du mit dem Gegenstand, oder faehrt eine Anlage mit dem Gegenstand eine neue Position an. Bei der Anlage kann man an der Verstellmimik Wegsensoren anbringen, oder die Impulse von Schrittmotoren zaehlen, oder noch vieles mehr.
Gruss Helmut

9

Hallo Fragewurm,

wie der Peter schon völlig richtig schreibt:

Irgendwie ist die ganze Fragestellung noch sehr offen…
Über die Kosten wurde noch gar nichts geschrieben.

Leider ist deine (an sich ganz interessante) Fragestellung so abstrakt, dass sooooo viele Randbedingungen offen bleiben, dass als Antwort ein ganzen Buch über die verschiedenen Arten der Positionsbestimmung gebraucht würde. Alle haben sie ihre Berechtigung, Vor- und Nachteile und werden je nach Randbedingungen eingesetzt.

Diese Randbedingungen hältst du uns aber ziemlich konsequent vor (und bist damit weiß Gott nicht der Einzige, der hier so abstrakte Fragen zu konkreten Aufgabenstellungen schreibt). Würdest du z. B. deine Aufgabe beschreiben, könnte man schon auf sehr viele Randbedingungen schließen. Ich weiß aber auch, dass es nicht immer einfach ist, sich mit der Preisgabe der Aufgabenstellung zu „outen“ - geht mir auch manchmal so.

Zu den Vermessungsgeräten: Carl Zeiss macht die u. A., vielleicht kannst du auf deren Webseite oder durch Googeln oder über Wikipedia das Prinzip heraus finden. Ob ein solches Prinzip zur Lösung deiner Aufgabenstellung geeignet wäre, musst du beurteilen.

Grüße

Uwe

[Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]

10

Eine weitere Variante wäre, im Objekt einen kleinen Sender
einzubauen. So ein System wurde für den Fussball schon
entwickelt.

Das ist doch ein sehr interessanter Ansatz.
Also Sender und Empfänger.
Du hast aber nicht zufälligerweise mehr Informationen dazu?
Ich werde natürlich auch mal recherchieren in diese Richtung …

Der Preis ist erst einmal nebensächlich … Die Genauigkeit und der Zeitaufwand ist entscheidend.

11

Automatisch den Edding auf dem Boden finden wird sehr komplex.
Du könntest wahrscheinlich mit Tachymeter und einen Zielobjekt
(Kugel, Klotz, irgendwas das sich vom Boden abhebt und was man
anpeilen kann) arbeiten.

Habe mich über ein Tachymeter kurz erkundigt - scheint sehr nützlich bei dieser Problemstellung zu sein. Schon allein deshalb, weil man die Messpunkte sogar in eine dxf-Datei exportieren kann und diese weiterverarbeiten …

Das kann nicht gehen, weil du mit einem Punkt noch keine
Achsen festgelegt hast. Es gibt noch keine x/y Achse, d.h.
jenachdem wie ich mich drehe kommen andere Werte raus.

Aber das ist doch kein Problem die Achsen festzulegen.
Meinetwegen kann die positive X-Achse richtung Süden sein und die positive Y-Achse richtung Westen oder die eine Achse senkrecht Richtung Fenster und die andere 90° nach links oder wie auch immer …

Hängt vom Budget ab. 5 mm auf 30m sind möglich, kosten aber
halt richtig Geld.

Wie schon geschrieben, auf die Genauigkeit und den Zeitaufwand kommt es hier an.

Danke:smile:

12

Moien

Habe mich über ein Tachymeter kurz erkundigt - scheint sehr
nützlich bei dieser Problemstellung zu sein. Schon allein
deshalb, weil man die Messpunkte sogar in eine dxf-Datei
exportieren kann und diese weiterverarbeiten …

Hast du die Preise gesehen?

Hängt vom Budget ab. 5 mm auf 30m sind möglich, kosten aber
halt richtig Geld.

Wie schon geschrieben, auf die Genauigkeit und den Zeitaufwand
kommt es hier an.

Wenn es richtig fix sein muss, Geld keine Rolle spielt und ein IT-Profi beim Aufbau helfen kann: https://mysick.com/partnerPortal/eCat.aspx?c=1&go=Fi…

Das Ding scannt in etwa 2 Sekunden ein Gebiet von 3500m² bei einer Auflösung um 5cm (Distanz) und 0.15° (Richtung). Allerdings muss man den „Strich“ auf den Boden durch einen Klotz ersetzen. Solche Teile sind blind gegen Farbe und scannen nur auf Form. Gibt es auch in genauer oder schneller oder billiger. Aber ohne IT-Profi zur Einrichtung läuft gar nichts.

cu

13

Hallo,
wie schon mehrfach geschrieben, ist es bei solch offenen Fragestellung
völlig unmöglich, eine vernüftige Lösung anzubieten.

Lösungen über Funk müßten wohl per Laufzeitmessungen arbeiten.
Das ist für mm-Auflösung sehr anspruchsvoll, hat aber den Reiz,
daß freie optische Sicht nicht erforderlich ist und somit fast
unbegrenzte Abstände realisiert werden können (-> GPS).

Alternativ wäre es recht einfach, Laufzeitmessung über Schall zu machen.
Dann sollte der gesuchte Gegenstand aber eine Schallsender onBoard haben.
Da könnten Reflektionen und auch Temperaturschichtungen zu Fehlern führen.

Positionsbestimmung über optische Verfahren sind vielfältig möglich.
-> Bestimmung Winkel und Abstand
Abstand kann rel. leicht mit Laserentfernungsmesser bis auf ca. 1mm genau
gemacht werden. z.B. DME2000 von Sick
https://mysick.com/partnerPortal/eCat.aspx?go=Finder…
Winkelbestimmung bis auf Winkelminuten genau ist eine
eher triviale Sache, wenn das Laserentfernungsmessgerät auf einer festen
Position (Achse) montiert ist. Nachteil: Man muß von Hand anpeilen.

-> Bestimmung nur von Winkeln (Triangulation)
Dazu müßen z.B. nur 2 Laserpointer die Mittenposition eines Stabes/Antenne
anpeilen. Der Rest (Winkelmessung) geht wie oben.
Das könnte man automatisieren, wenn ein Messreflektor angepeilt
werden kann. Dann können die Justierlaser frei rotieren.
Optional könnte am Objekt ein optischer Empfänger sein, der die
Justierlaser empfängt und in dem Moment ein Signal aussendet, so dass
die aktuelle Winkelpos. des Laser daraus abgeleitet werden kann.

Noch einfacher wäre es, wenn das gesuchte Objekt selbst eine Lichtquelle
hat, die von außen leicht detektiert werden kann. Da gibt es z.B.
Positionssensoren, die recht hoch auflösen können. Wenn man mind.
2 solche Orthogonal aufstellt, kann man wieder über Triangulation rechnen.
Man kann dann auch einen Empfänger elektronisch ausrichten undden Winkel
hochauflösend messen
-> http://sales.hamamatsu.com/en/products/solid-state-d…
oder über Kamera oder LED-Zeilen die Lichtquelle detektieren
oder rel. einfache optische Positionssensoren PSD benutzen.
http://www.lasercomponents.com/de/fileadmin/user_upl…

Weitere Möglichkeiten gehen über Kameras, die von oben die Flache
besichtigen und die Position dadurch bestimmen. Dafür gibt es fertige
Lösungen (habe ich vor einiger Zeit drüber in Fachzeitg. gelesen).
Ob damit aber mm-Auflösung möglich ist? Bin ich im Zweifel.

Das unten schon genannte LMS von Sick ist zwar ein feines Gerät
(optischer Radar), ist aber für die Sicherheitsüberwachung von
Maschinen/Anlagen entwickelt worden. Damit kann man leider keine
Auflösungen im mm-Bereich realisieren. Nur ca. 1…2cm sind unter rel.
optimalen Bedingungen real.

So, das wäre es, was mir eben mal so einfällt.
Gruß Uwi

Ich möchte gerne wissen welche Möglichkeiten es gibt, um eine
exakte Position eines Gegenstandes zu seinem Referenzpunkt zu
bestimmen.
Als Beispiel:
Ich platziere ein Gegenstand irgendwo im Raum und speichere
seine Position. Es soll die Referenzposition sein.
Jetzt gehe ich zum Beispiel sieben ein halb Schritte nach halb
links und stelle diesen Gegenstand ab. Jetzt möchte ich die
exakten (auf 1mm genau) Koordinaten 2D (also X;Y) von der
neuen Position kennen.
Das Ganze soll im geschlossenen Raum funktionieren also nichts
mit GPS oder Ähnliches.

Also, wenn sich Jemand aus dem Messtechnischen Bereich mit so
etwas auskennt, wäre sehr nett zu erfahren wie kompliziert
oder wie einfach sich dies realisieren lässt.

Danke im Voraus :smile: